(57)【要約】【課題】性能劣化の抑制された電子デバイスまたは薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】電子デバイスまたは薄膜トランジスタに含まれるＴＦＴ構成７０は、ゲート電極７８と、絶縁層７４と、ソース電極８０と、ドレイン電極８２と、半導体層７２と、バリヤー層８６と、を備える。バリヤー層８６は、ポリマーと、酸化防止剤とを含み、さらに無機粒子材料を含んでもよい。ポリマーは、好ましくはポリアクリレートポリマーである。【選択図】図４
2006344952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリヤー層を有する電子デバイスであって、
前記バリヤー層が、ポリマーと、酸化防止剤と、無機粒子材料と、を含む、電子デバイス。
【請求項２】
ゲート電極と、
絶縁層と、
ソース電極と、
ドレイン電極と、
半導体層と、
無機粒子材料、酸化防止剤、およびポリアクリレートポリマーを含むバリヤー層と、
を含む、有機薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の実施態様において、光、酸素、もしくは湿分、またはそれらの要因の組合せなどへの暴露のような、有害な環境の影響から有機電子デバイスを保護するための、保護バリヤー層組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は電子回路の基本的な構成要素（ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  ｂｕｉｌｄｉｎｇ）である。構造的には、ＴＦＴには、支持基板、三つの導電電極（ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極）、半導体層、および絶縁層が含まれる。操作時の安定性と長期寿命を得るためには多くの場合、保護バリヤー層を用いて有害な環境の影響からＴＦＴを保護する必要がある。各種の電子用途（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）において、ＴＦＴを適切に機能させることを可能とするような、各種のＴＦＴ構成（ＴＦＴ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ）が可能である。代表的な構成（例えば、図１〜４参照のこと）において、トランジスタがスイッチオフの状態にあって、バイアス電圧がゲート電極に印加されていない場合には、その半導体は電気的には絶縁されている。バイアス電圧をゲート電極に印加すると、トランジスタがスイッチオンの状態になり、半導体層を通してソース電極とドレイン電極との間に電流が流れる。所定のソース−ドレイン電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）において、ゲート電極に印加するバイアス電圧によって、ソース電極−ドレイン電極の間を流れる電流を変調することが可能である。
【０００３】
多様の環境条件に暴露されると、有機ＴＦＴ（ＯＴＦＴ）のような電子デバイスの性能に悪影響を及ぼすおそれがある。たとえば、有機半導体層は、光、酸素および湿分などによって損傷を受け、その電気的性質が劣化するおそれがある。そのために、保護バリヤー層または封止層（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）を用いてそれらの環境条件からＴＦＴを保護する必要がある。これは、アモルファスシリコンＴＦＴのような無機材料系ＴＦＴ（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ−ｂａｓｅｄ  ＴＦＴ（ｓ））では伝統的に、真空蒸着させた無機酸化物層（たとえば、窒化ケイ素）を用いてパッシベート処理することによって実施されてきた。低コストのＯＴＦＴの場合には、製造コストを下げるには、液状加工可能な（ｌｉｑｕｉｄ−ｐｒｏｃｅｓｓａｂｌｅ）バリヤー層が好ましい。
【０００４】
従来技術におけるＯＴＦＴバリヤー層または封止層は、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、およびこれらのポリマーの混合物のようなポリマーからなっている。しかしながら、これらのポリマーは、酸素および水の透過性が高く、ＯＴＦＴのためのバリヤー層としては、充分な機能が発揮できなかった。
【０００５】
従来技術のバリヤーに対するその他のアプローチ方法としては、乾燥剤または酸素捕捉剤およびインシチュー重合化ポリマー層（ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｌａｙｅｒ）などを含む多層封止（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｓ）を挙げることができる。しかしながら、これらのアプローチ方法もまた、環境条件に対してＯＴＦＴを保護するには、あまり優れているものとは言えなかった。たとえば乾燥剤は、湿分を吸収する能力には限度があり、湿分によって飽和に一旦達してしまえば、機能が停止してしまう。多層バリヤー層は、ＯＴＦＴに塗布するのに単一のバリヤー層よりもコストが余計にかかり、そのため、好ましいものではない。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，６２１，０９９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７４，３９３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７７４，９０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、新規なタイプのバリヤー層を提供する。
【０００８】
本発明の他の目的は、性能劣化の抑制された電子デバイスまたは有機薄膜トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、バリヤー層を有する電子デバイスであって、前記バリヤー層が、ポリマーと、酸化防止剤と、無機粒子材料と、を含む。
【００１０】
また本発明の有機薄膜トランジスタは、ゲート電極と、絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、半導体層と、無機粒子材料、酸化防止剤、およびポリアクリレートポリマーを含むバリヤー層と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の開示は、新規なタイプのバリヤー層または封止層を目的としていて、それらの層は、周囲の光、湿分および大気酸素、さらには周囲雰囲気（ａｍｂｉｅｎｔ  ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）中に存在するその他の原因物質による劣化の影響からＯＴＦＴを保護することが可能である。このタイプのバリヤー層には、ポリマー、酸化防止剤（ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ）、および無機粒子材料が含まれる。これらのバリヤー層は、３種の成分すべてが存在していればＯＴＦＴを効果的に保護する作用があるが、１種または複数の成分が欠けていると、効果がない。
【００１２】
本発明の開示に従う実施態様においては、その無機粒子材料は変性された無機酸化物である。さらなる実施態様においては、それが変性された金属酸化物である。
【００１３】
本発明の開示に従うまた別な実施態様においては、酸化防止剤が２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノンで、金属酸化物が変性酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）である。それらをＰＭＭＡなどのポリマーの中に分散させてから、保護層としてＯＴＦＴに塗布する。
【００１４】
これら、およびその他の本発明の開示の非限定的な特徴を、より具体的に以下に記す。
【００１５】
図１〜図４に示したのは、本発明の開示の各種代表的な実施態様であって、ここで、少なくとも一つが保護層として機能しており、また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構成におけるチャネル材料としてポリチオフェンを選択することが可能である。
【００１６】
本発明の開示は、電子デバイスに適用するのに適したＯＴＦＴのための新規なタイプのバリヤー層を提供する。「バリヤー層」という用語は、周囲の光や、空気中の水、酸素、およびその他の原因物質のような環境成分に対する暴露から、電子デバイスを保護することを意味する。
【００１７】
ＴＦＴには、三つの電極（ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極）、絶縁層、半導体層、基板、およびバリヤー層（封止層と呼ばれることもある）を含む。
【００１８】
図１は、ＴＦＴ構成１０を模式的に示したものである。ＴＦＴ構成１０は、層１６、重度にｎ−ドープしたシリコンウェーハ１８（基板かつゲート電極として機能する）；加熱成長（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｇｒｏｗｎ）酸化ケイ素ゲート絶縁層１４を備えており、その絶縁層１４の上には、二つの電極２０および２２（ソース電極およびドレイン電極）が堆積されている。金属電極２０および２２の上およびそれらの間には、半導体層または活性層１２があるが、その層には、たとえば本明細書において説明しているポリチオフェンのような、各種適切な成分を含んでいてもよい。バリヤー層２４は層１２の上に堆積され、それと接触している。
【００１９】
図２は、また別なＴＦＴ構成３０を模式的に示したものである。ＴＦＴ構成３０は、基板３６と、ゲート電極３８と、ソース電極４０およびドレイン電極４２と、ゲート絶縁層３４と、有機半導体層３２と、バリヤー層３５とを備えている。
【００２０】
図３は、さらなるＴＦＴ構成５０を模式的に示したものである。ＴＦＴ構成５０は、重度にｎ−ドープしたシリコンウェーハ５６（基板およびゲート電極の両方として機能する）、加熱成長酸化ケイ素絶縁層５４、たとえば本明細書において説明しているポリチオフェンなどの有機半導体層５２、絶縁層５４の上に堆積させたソース電極６０およびドレイン電極６２；ならびに、層５２と接触しているバリヤー層６４を備える。
【００２１】
図４は、さらなるＴＦＴ構成７０を模式的に示したものである。ＴＦＴ構成７０は、基板７６と、ゲート電極７８と、ソース電極８０と、ドレイン電極８２と、有機半導体層７２と、絶縁層７４とを備えており、層７２はバリヤー層８６と接触しており、かつバリヤー層８６によって封止されている。
【００２２】
その他のここに開示されていないデバイス、特にＴＦＴデバイスも想定されてはいるが、たとえば公知のＴＦＴデバイスを参照されたい。
【００２３】
本発明に開示しているバリヤー層は、実施態様においては、三つの成分、すなわち、ポリマー、酸化防止剤、および無機粒子材料を含む。バリヤー層は、たとえばＯＴＦＴのような有機電子デバイスに対して単一の層として塗布される。そのバリヤー層の厚みは一般に、約５０ｎｍ〜約５０μｍである。さらなる実施態様においては、その厚みは約１００ｎｍ〜約１０μｍである。
【００２４】
バリヤー層のポリマーは、機械的に堅牢で、表面に対する接着性が良好で、液状堆積法（ｌｉｑｕｉｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、たとえばスピンコート法、ディッピング法、蒸発コーティング法または印刷法などで加工することが可能な、各種のポリマーから選択することができる。使用可能なポリマーの例を非限定的に挙げれば、ポリオレフィン、パラフィンワックス、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリビニル、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、およびポリカーボネートなどがある。さらなる実施態様においては、そのポリマーはＰＭＭＡのようなアクリレートまたはメタクリレートポリマーである。また別の実施態様においては、ポリマーはＰＭＭＡ、ポリビニルピリジン、ポリスチレン、およびポリビニルブチラールなどを挙げることができる。そのポリマーは通常、バリヤー層の全重量を基準にして、バリヤー層の約５〜約９９重量パーセント、より好ましくは約５〜約９８重量パーセントを占める。さらなる実施態様においては、ポリマーが、バリヤー層の全重量を基準にして、バリヤー層の約２０〜約９５重量パーセント、より好ましくは約２０〜約９０重量パーセントを占める。
【００２５】
本発明に開示の酸化防止剤は、酸素捕捉剤（ｏｘｙｇｅｎ  ｓｃａｖｅｎｇｅｒ）としてはたらく各種の酸化防止剤から選択することができる。酸化防止剤は、選択されたポリマーと互換性がある（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）ようなものを選択する。酸化防止剤は、選択されたポリマーに容易に分散しなければならず、また結晶化によって膜表面（ｆｉｌｍ  ｓｕｒｆａｃｅ）の滑らかさを妨げるようなことがあってはならない。使用可能な酸化防止剤を非限定的に挙げれば、ベンゾフェノン誘導体、置換ベンゾフェノン、トリアジン、置換トリアジン、ベンゾトリアゾール、置換ベンゾトリアゾール、ホスファイトなど、およびそれらの混合物がある。置換ベンゾフェノンとしては、２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノン、２’，４’−ジヒドロキシ−３’−プロピルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノンなどが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。さらなる実施態様においては、酸化防止剤が２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノンである。酸化防止剤は通常、バリヤー層の全重量を基準にして、バリヤー層の約０．１〜約１０重量パーセント、または約０．５〜約５重量パーセントを占める。さらなる実施態様においては、酸化防止剤が、バリヤー層の全重量を基準にして、バリヤー層の約０．１〜約５重量パーセントを占める。所望により、２種以上の酸化防止剤を使用することもできる。
【００２６】
本発明に開示の無機微粒子材料（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）は、「高密度材料（ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」である各種無機材料から選択することができる。高密度材料とは、原子間隔が充分に狭く、そのため、水のような外部の化学種の拡散が妨害されているような材料である。好適な高密度材料としては、無機材料たとえば金属酸化物を挙げることができる。無機酸化物が通常選択されるが、その理由は、それが湿分バリヤーとして機能するためである。好適な金属酸化物は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）（一酸化ケイ素（ＳｉＯ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む）、ケイ素オキシ窒化物（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｎｉｔｒｉｄｅｓ）、酸化アルミニウム、それらの混合物などである。さらなる実施態様においては、金属酸化物が使用されるが、その理由は、金属酸化物は容易に変性することが可能であるために、ＰＭＭＡのようなポリマーに容易に分散させることができるからである。さらなる実施態様においては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が使用される。
【００２７】
実施態様においてはまた、無機微粒子材料は選択されたポリマーと互換性があるように表面変性される。変性は一般に、式Ｒ−Ｓｉ（Ｘ）ｎＹ３−ｎ（ここでＲおよびＸはそれぞれ、約１〜６０個の炭素原子を有するアルキル基、約１〜６０個の炭素原子を有する置換アルキル基、または約６〜６０個の炭素原子を有する置換アリール基を表す）のシランカップリング剤を用いてそれらの粒子を被覆することによって処理が実施されるが、この方法に限定される訳ではない。アルキルまたは置換アルキル基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、クロロメチル、メトキシエチル、メトキシプロピル、メトキシブチル、メチルブチル、メチルペンチル、フルオロメチル、フェニルメチル、ベンジル、フェニルエチル、パーフルオロアルキル（たとえばジフルオロエチル、トリフルオロエチル、トリフルオロプロピル）、およびトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル、からなる群より選択することができるが、それに対してアリール基は、フェニル、トリル、キシリル、クロロフェニル、ジクロロフェニル、メトキシフェニル、シアノフェニル、エチルフェニル、エトキシフェニル、プロピルフェニル、ビフェニル、およびパーフルオロフェニルなどからなる群より選択することができる。Ｙは、そのシラン分子を金属酸化物に結合させることを可能とする活性基を表す。それは、ハロゲン原子たとえば塩素原子、ヒドロキシル基またはヒドロキシル原子（ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ａｔｏｍ）、およびアルコキシ基（たとえば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基）であってよい。ｎは、０、１、２の整数を表す。好適なシランカップリング剤は、以下のものからなる群より選択されるが、これらに限定される訳ではない：メチルトリメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリクロロシラン、メチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、トリルトリメトキシシラン、トリルトリクロロシラン、ベンジルトリメトキシシラン、ベンジルトリクロロシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジフェニルジシラノール、およびそれらの混合物。さらなる実施態様においては、シラン反応剤が、フェニルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、およびｐ−トリルトリメトキシシラン、からなる群より選択される。さらなる実施態様においては、フェニルエチルトリメトキシシランが使用される。また別の実施態様においては、シラン（反応）剤は、フェニルトリメトキシシラン、フェニルエチルトリメトキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、ｐ−トリルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、���プタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリエトキシシラン、およびこれらの混合物からなる群より好適に選択し、使用することが可能である。
【００２８】
それらの無機微粒子材料は通常、バリヤー層の全重量を基準にして、バリヤー層の約０．５〜約５０重量パーセントの量で使用される。さらなる実施態様においては、無機微粒子材料が、バリヤー層の全重量を基準にして、バリヤー層の約０．５〜約１０重量パーセントを占める。所望により、２種以上の無機微粒子材料を使用してもよい。無機微粒子材料は例えば約１ナノメートル〜約５００ｎｍの粒子直径を有していてよい。
【００２９】
バリヤー層のこれら３種の成分は、トルエン、ヘキサン、ヘプタン、酢酸エチル、アセトンなどのような有機溶媒の中にそれらを分散させることによって、容易に液体中の分散体とすることができる。次いでその分散体を当業者に周知の液状堆積法（ｌｉｑｕｉｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ）を使用して、ＯＴＦＴに塗布することができる。そのような方法としては、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法、および印刷法などが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。
【００３０】
＜基材＞
基板は不透明であっても、あるいは実質的に透明であってもよい。それには、必要とされる機械的性質を有する各種好適な有機または無機材料を含んでいてよい。それは、たとえばシリコンウェーハ、ガラスプレート、プラスチックフィルムまたはシートなどとすることができる。可撓性のある（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｌｙ  ｆｌｅｘｉｂｌｅ）構造を有するデバイスとするためには、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドのシートなどのプラスチック基板が好ましい。基板の厚みは、約１０マイクロメートル〜約１０ミリメートル以上とすることができるが、特に可撓性のプラスチック基板ではたとえば約５０〜約１００マイクロメートル、ガラスプレートまたはシリコンウェーハなどの剛直な基板では約１〜約１０ミリメートルとすることができる。
【００３１】
＜電極＞
ゲート電極は、金属薄膜、導電性ポリマー膜、導電性のインキまたはペーストから作製された導電性膜などであってもよく、あるいは、たとえば重度にドープしたシリコンのように、基板そのものをゲート電極とすることができる。ゲート電極材料の例を挙げれば（ただし、これらに限定される訳ではない）、アルミニウム、金、クロム、インジウムスズ酸化物、導電性ポリマーたとえば、ポリスチレンスルホネートをドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＳＳ−ＰＥＤＯＴ）、カーボンブラック／グラファイトを含む導電性インキ／ペースト、または、ポリマーバインダーの中にコロイド状の銀を分散させたもの、たとえばアチェソン・コロイズ・カンパニー（Ａｃｈｅｓｏｎ  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能な、エレクトロダグ（ＥＬＥＣＴＲＯＤＡＧ，商標）などがある。ゲート電極を調製するには、真空蒸着（ｖａｃｕｕｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、金属または導電性金属酸化物のスパッタリング、スピンコート法、キャスト法または印刷法による導電性ポリマー溶液または導電性インキからのコート法を用いることができる。ゲート電極の厚みは、たとえば、金属膜の場合で約１０〜約２００ナノメートルの範囲、ポリマー導電体（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）の場合で約１〜約１０マイクロメートルの範囲とする。
【００３２】
ソース電極およびドレイン電極は、半導体に対して低抵抗オーミック接触を与える材料から選択して作製することができる。ソース電極およびドレイン電極として使用するのに適した典型的な材料としてはゲート電極材料を挙げることができ、たとえば金、ニッケル、アルミニウム、白金、導電性ポリマーおよび導電性インキなどがある。ソース電極およびドレイン電極の厚みは、典型的には、たとえば、約４０ナノメートル〜約１０マイクロメートル、より詳しくは厚みが約１００〜約４００ナノメートルである。
【００３３】
＜半導体＞
有機半導体として使用するのに適した材料としては、アセン（ａｃｅｎｅ（ｓ））たとえば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、および置換ペンタセン、ペリレン、フラーレン、フタロシアニン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、およびそれらの置換誘導体などが挙げられる。実施態様においては、液状加工可能な材料から有機半導体層を形成する。好適な半導体材料の例を挙げれば、ポリチオフェン、オリゴチオフェン、ならびに米国特許出願番号第１０／０４２，３４２号明細書（米国特許出願公開第２００３／０１６０２３４号として公開）および米国特許第６，６２１，０９９号明細書、米国特許第６，７７４，３９３号明細書、および米国特許第６，７７０，９０４号明細書に記載されている半導体ポリマーなどがある（それらの開示のすべてを参考として引用し本明細書に組み入れるものとする）。好適な材料としては、Ｃ．Ｄ．ディミトラコポロス（Ｃ．Ｄ．Ｄｉｍｉｔｒａｋｏｐｏｕｌｏｕｓ）およびＰ．Ｒ．Ｌ．マレンファント（Ｒ．Ｐ．Ｌ．Ｍａｌｅｎｆａｎｔ）「オーガニック・シン・フィルム・トランジスターズ・フォア・ラージ・エリア・エレクトロニクス（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｌａｒｇｅ  Ａｒｅａ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）」（アドバンスド・マテリアルズ（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．）、第１２巻、第２号、ｐ．９９〜１１７（２００２））をさらに挙げることができる（この文献の開示もまた、参考として引用し本明細書に組み入れるものとする）。
【００３４】
半導体層は、各種好適な手段により形成させることが可能であるが、そのような方法としては、真空蒸着法、スピンコート法、溶液キャスト法、ディップコート法、ステンシル／スクリーン印刷法、フレキソ印刷法（ｆｌｅｘｏｇｒａｐｈｙ）、グラビア印刷法、オフセット印刷法、インキジェット印刷法、ミクロコンタクト印刷法、それらの方法の組合せなどが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。実施態様においては、液状堆積法により半導体層を形成させる。実施態様においては、半導体層の厚みは、約１０ナノメートル〜約１マイクロメートルである。さらなる実施態様においては、有機半導体層の厚みは、約３０〜約１５０ナノメートルである。また別な実施態様においては、半導体層の厚みは、約４０〜約１００ナノメートルである。
【００３５】
＜ゲート絶縁体（Ｇａｔｅ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）＞
ゲート電極をソース電極およびドレイン電極から分離し、半導体層と接触している絶縁体層（絶縁層）は一般に、無機材料膜、有機ポリマー膜、または有機−無機複合膜であってよい。絶縁層の厚みはたとえば、約１０ナノメートル〜約１マイクロメートル、より具体的には約１００ナノメートル〜約５００ナノメートルである。絶縁層として好適な無機材料の例を挙げれば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸バリウム（ｂａｒｉｕｍ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ）などがあり、絶縁層のための有機ポリマーの例を挙げれば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（ビニルフェノール）、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ（メタクリレート）、ポリ（アクリレート）、エポキシ樹脂などがあり、そして、無機−有機複合材料の例を挙げれば、たとえばポリエステル、ポリイミド、エポキシ樹脂などのポリマーに分散させたナノサイズの金属酸化物粒子などがある。絶縁層の厚みは一般に、約５０ナノメートル〜約５００ナノメートルであるが、これは使用した誘電体材料の誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）に依存する。さらに詳しくは、その誘電体材料の誘電率がたとえば少なくとも約３であるとすると、好適な誘電体厚みの約３００ナノメートルでは、望ましい静電容量の、たとえば、約１０−９〜約１０−７Ｆ／ｃｍ２が得られる。
【００３６】
＜バリヤー層または封止層＞
本発明に開示の保護バリヤー層または封止層を形成させるための、組成物と方法の例をここに記述する。
【００３７】
本発明に開示の特定の実施態様についてここまで記述してきたが、現存するかまたは現在では不明な、代替物、修正物、変更物、改良物あるいは実質的等価物が、出願人やその他当業者には思い浮かぶことであろう。したがって、本発明の開示には、それら代替物、修正物、変更物、改良物あるいは実質的等価物のすべてが包含されていることが意図されている。
【００３８】
以下の実施例により、本発明の開示によるＯＴＦＴを説明する。これらの実施例は単に説明のためのものであり、本発明の開示が、本明細書に言及された材料、条件、加工パラメーターに限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
＜実施例１＞
ボトムコンタクト型ＴＦＴを以下のようにして製造した。そのＴＦＴは、厚み約１１０ナノメートルの加熱成長酸化ケイ素層を有するｎ−ドープした（ｎ−ｄｏｐｅｄ）シリコンウェーハからなっていた。そのウェーハがゲート電極として機能する一方で、その酸化ケイ素層が絶縁膜層として機能して、静電容量計（ｃａｐａｃｉｔｏｒ  ｍｅｔｅｒ）を用いた測定では、約３０ナノファラッド／平方センチメートル（ｎＦ／ｃｍ２）の静電容量を有していた。そのシリコンウェーハを、イソプロパノールを用いてまず洗浄し、空気乾燥させ、次いで６０℃のトルエン中オクチルトリクロロシランの０．１Ｍ溶液の中に２０分間浸漬させた。次にそのウェーハを、トルエンとイソプロパノールを用いて洗浄してから、乾燥させた。ＰＱＴ−１２半導体層の厚み３０ｎｍの薄膜（Ｂ．Ｓ．オン（Ｂ．Ｓ．Ｏｎｇ）ら、ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ）、第１２６巻、ｐ．３３７８〜３３７９（２００４）参照）をスピンコート法により堆積させ、真空炉中で乾燥させ、次いで１４０℃で１０〜３０分間加熱した。次いで、膜の厚みが約６０ｎｍで、各種のチャネル長と幅を有する、金のソース電極−ドレイン電極ペアのアレイを、シャドーマスクを通して金を真空蒸着させることにより、その半導体の上に堆積させた。
【００４０】
バリヤー層は、９４重量パーセントのＰＭＭＡの中に、１重量パーセントの２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノンと５重量パーセントの変性Ａｌ２Ｏ３粒子を分散させたものを有する。なお、パーセントはすべて、バリヤー層の重量を基準としたものである。そのＡｌ２Ｏ３粒子は、まずイソパール（ｉｓｏｐａｒ）、ドデカン、トルエン、クロロベンゼンなどの有機溶媒中に、フェニルエチルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤を溶解させた溶液中に分散させることにより、変性した。得られた懸濁液を超音波処理し、約５０〜２５０℃の高温に加熱した。冷却して室温としてから、その分散液を遠心分離させて溶媒をデカントさせた。残った固形物を、ヘキサンまたはヘプタンのような低沸点溶媒を用いて数回洗浄してから、最終的に、約１００℃で約１〜約２４時間かけて乾燥させた。コーティング用の分散液は、０．８６５グラムのＰＭＭＡ、０．００８グラムの２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノン、および０．０４３グラムの変性Ａｌ２Ｏ３粒子を８．９ｍＬのトルエン中に分散させることにより、調製した。スピンコート法によりその分散物をＴＦＴの上に堆積させ、約６０℃で約１〜約３時間かけて乾燥させた。バリヤー層の厚みは約７７０ナノメートルであった。
【００４１】
そのＴＦＴについて、封止の直後、および黄色光下（ｕｎｄｅｒ  ｙｅｌｌｏｗ  ｌｉｇｈｔ）、大気中で３０日間保存した後に、キースレー（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ）４２００半導体特性検査システムを使用して、それらの出力と増幅特性曲線（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｃｕｒｖｅ）を測定することにより、評価した。
【００４２】
実施例１のデバイスは、３０日経過後でも極めてわずかな性能劣化しか示さず、移動度（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）は約１０％の低下を示したが、電流オンオフ比には変化はなかった。
【００４３】
＜比較例１＞
バリヤー層が１００パーセントのＰＭＭＡからなる、比較用のＴＦＴのセットを実施例１の手順に従って製造した。９．０ｍＬのトルエンに０．８６５グラムのＰＭＭＡを溶解させたコーティング溶液を、スピンコート法によりＴＦＴの上に堆積させてから、６０℃で約１〜約３時間かけて乾燥させた。得られたバリヤー層の厚みは、６７０ナノメートルであった。
【００４４】
実施例１と同様な評価をすると、比較例１のＴＦＴは３０日後には顕著な性能劣化を示し、その移動度は初期値の半分にまで低下し、電流オンオフ比は１桁以上低下した。
【００４５】
＜比較例２＞
バリヤー層が９５重量パーセントのＰＭＭＡ中に５重量パーセントの変性Ａｌ２Ｏ３粒子を分散させたものからなる、もう１セットの比較用のＴＦＴを実施例１の手順に従って製造した。ただし、酸化防止剤である２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノンは添加しなかった。なお、パーセントはいずれも、バリヤー層の全重量を基準としたものである。コーティング分散物は、０．８６５グラムのＰＭＭＡと０．０４３グラムの変性Ａｌ２Ｏ３粒子を８．９ｍＬのトルエン中に分散させることにより、調製した。スピンコート法によりその分散物をＴＦＴの上に堆積させ、６０℃で約１〜約３時間かけて乾燥させた。バリヤー層の厚みは７５０ナノメートルであった。
【００４６】
それらの比較用のＴＦＴは、３０日後には顕著な性能劣化を示し、その移動度は初期値の半分にまで低下し、電流オンオフ比は１桁以上低下した。
【００４７】
＜比較例３＞
バリヤー層が９９重量パーセントのＰＭＭＡ中に１重量パーセントの２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノンを分散させたものからなる、さらなる比較用のＴＦＴのセットを実施例１の手順に従って製造した。ただし、変性Ａｌ２Ｏ３粒子は添加しなかった。なお、パーセントはいずれも、バリヤー層の全重量を基準としたものである。コーティング分散物は、０．８６５グラムのＰＭＭＡと０．００８グラムの２−ヒドロキシ−４−オクチルオキシベンゾフェノンを９ｍＬのトルエン中に分散させることにより、調製した。スピンコート法によりその分散物をＴＦＴの上に堆積させ、６０℃で約１〜約３時間かけて乾燥させた。バリヤー層の厚みは７００ナノメートルであった。
【００４８】
それらの比較用のＴＦＴもまた、３０日後には顕著な性能劣化を示し、その移動度は初期値の２／３にまで低下し、電流オンオフ比は１桁以上低下した。
【００４９】
上述の結果は、本発明の開示によるバリヤー層の有効性を明白に示している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ＴＦＴ構成１０を模式的に示した図である。
【図２】ＴＦＴ構成３０を模式的に示した図である。
【図３】ＴＦＴ構成５０を模式的に示した図である。
【図４】ＴＦＴ構成７０を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０，３０，５０，７０  ＴＦＴ構成、１２  半導体層（活性層）、１４，３４，５４  ゲート絶縁層、１６  層、１８，５６  シリコンウェーハ、２０，２２  電極、２４，３５，６４，８６  バリヤー層、３２，５２，７２  （有機）半導体層、３６，７６  基板、３８，７８  ゲート電極、４０，６０，８０  ソース電極、４２，６２，８２  ドレイン電極、７４  絶縁層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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